文/蔡云龍

我國起重機械傳動裝備輕量化獲重大突破

文/蔡云龍

由國家科技部立項，中國機械工業(yè)聯(lián)合會組織實施的一項橫跨“十二五”與“十三五”的國家科技支撐計劃重點項目——《橋式起重機械輕量化關(guān)鍵技術(shù)研究與應用》課題，經(jīng)過項目承辦方與協(xié)辦方歷時兩年之久的共同推進，獲得突破性進展。近期，中國機械工業(yè)聯(lián)合會先后組織精悍的科研技術(shù)隊伍，通過了對起重機械核心傳動裝備減速器的綜合檢測與中期檢查評審，充分肯定該項目序時推進，并取得多項技術(shù)突破，對深入推進我國起重機械向精準化、輕量化、綠色節(jié)能型方向轉(zhuǎn)型升級，趕超國際先進水平提供了成套先進技術(shù)支撐體系。

橫跨兩個五年計劃的國家科技支撐項目落地生根

根據(jù)我國工業(yè)強基戰(zhàn)略要求與《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020年）》以及《綠色制造科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》提出的制造業(yè)領(lǐng)域發(fā)展思路及重要任務，北京起重運輸機械設計研究院牽頭，承擔了國家科技部下達的橫跨“十二五”與“十三五”兩個五年計劃的科技支撐項目——《橋式起重機輕量化關(guān)鍵技術(shù)研究與應用》的開發(fā)研究課題。該項目中的核心裝備和獨立課題《橋式起重機輕量化減速器關(guān)鍵技術(shù)研究與應用》項目，明確由江蘇泰隆減速機股份有限公司牽頭承辦，聯(lián)合北京起重運輸機械設計研究院、鄭州機械研究所、重慶大學和江蘇科技大學組成產(chǎn)學研聯(lián)合體，于2015年1月至2017年12月底，分層次、分專題共同實施該課題的研究和項目推進工作。

江蘇泰隆減速機公司總經(jīng)理殷愛國介紹，自2015年初至今的兩年多來，泰隆減速機公司與4家協(xié)辦單位組成科研技術(shù)同盟，實施對起重機輕量化減速器傳動裝備的科技創(chuàng)新與開發(fā)研制。近期，中國機械工業(yè)聯(lián)合會組織國內(nèi)有關(guān)起重機械、傳動裝備、齒輪制造以及質(zhì)量控制等方面的專家學者，對其開發(fā)研制的創(chuàng)新型減速器進行技術(shù)與性能檢驗測試和中期檢查評審。確認該項目課題組按照國家科技部下達的可行性計劃，根據(jù)橋式起重機《優(yōu)化設計報告》與《力學分析報告》精神，完成了《橋式起重機輕量化減速器型譜》、《輕量化減速器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計報告》、《輕量化減速器新材料應用報告》等技術(shù)文件，采用參數(shù)化、模塊化設計與降噪設計等手段，較好地實施了輕量化減速器的動態(tài)分析、關(guān)鍵零部件制造、質(zhì)量控制、試驗與應用等方面的科研開發(fā)，課題研究與產(chǎn)品制造取得了階段性成果。據(jù)檢測與評審組專家實地考察，泰隆減速機公司目前已經(jīng)完成了QQY315型與QQY400型兩種規(guī)格輕型化減速器的樣機制造，以及QQY450型、QQY630型、QQY710型三種規(guī)格產(chǎn)品的總體設計制造裝備圖，并完成了新型減速器的測試臺架設計制造與專項檢測裝備設置。

根據(jù)國家科技部支撐課題要求和檢測與檢查專家組評審，認定輕量化減速器與傳統(tǒng)起重機械配套的JB/T10817型減速器相比，實現(xiàn)了功率密度提高20%，重量減輕10%，噪音降低3dB（分貝）的技術(shù)要求。采用該傳動機械裝備的橋式起重機，整機重量可減輕15－20%，使用能耗降低10%以上，為我國起重機械攀登國際先進水平、實現(xiàn)輕量化、智能化、綠色制造奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

輕量化減速器脫胎換骨的創(chuàng)新改造

起重機械是國民經(jīng)濟各行各業(yè)生產(chǎn)、運輸、吊裝、貯備等啟動過程所需的重要基礎(chǔ)設施，廣泛應用于倉庫、港口、碼頭、廠房、貯料場所。長期以來，隨著國民經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，我國鋼鐵、冶金、電力、建材、石油、化工、新能源產(chǎn)業(yè)、江海隧道及路橋建設等領(lǐng)域?qū)ζ鹬貦C械的需求和帶動，使我國起重機行業(yè)每年實現(xiàn)了30%以上的高增長。目前，國內(nèi)起重機械設備年產(chǎn)量達4萬臺以上，產(chǎn)值愈170億元，每年消耗中高檔鋼材超過170萬噸。在起重機械構(gòu)件中，減速器是各類部件的核心裝備，減速器的性能和結(jié)構(gòu)不但影響和決定著起重機械的速度、效率與穩(wěn)定性，而且與起重機的箱體、傳動系統(tǒng)及電機、連軸器、制動器、卷筒等主要部件的結(jié)構(gòu)連接息息相關(guān)、相輔相成。

泰隆減速機公司技術(shù)研發(fā)部主任、橋式起重機輕量化減速器課題負責人孔霞向記者介紹，目前我國通用的橋式起重機普遍使用的是上世紀80年代研制的QG系列產(chǎn)品，其板梁結(jié)構(gòu)、起升機基體及底座結(jié)構(gòu)多數(shù)為鑄造件，整體重量、體積與結(jié)構(gòu)弊端多、能耗高、資源浪費嚴重。而現(xiàn)階段我國常規(guī)用橋式起重機相配套的減速器為ZQ系列、QJ系列、QY系列等產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)普遍存在尺寸偏大、精度偏低、接口形式單一、機型笨重、齒輪精度差、功率密度低、噪音大等弊端，嚴重制約了我國起重機械的升級換代與現(xiàn)代化應用。通過對減速器產(chǎn)品的更新?lián)Q代，實行起重機械輕量化制造，是當代產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，更是我國“十二五”專項規(guī)劃和中長期科學技術(shù)發(fā)展的必然選擇。

橋式起重機減速器的輕量化制造，歷經(jīng)了課題綜合研究、系列設計、樣機試制、型式試驗、可靠性分析、安全節(jié)能性評估等步驟，攻克了提升機構(gòu)傳動系統(tǒng)力學特性分析；傳動方式組合型模塊化設計；齒輪傳動系統(tǒng)集成優(yōu)化；減速器安裝形式優(yōu)化；電機高頻振動對減速器壽命影響分析；減速器硬齒面齒輪熱處理應力與變形控制等技術(shù)難關(guān)，嚴格執(zhí)行了國家科技支撐計劃的技術(shù)指標和指令性要求。起重機的關(guān)鍵部件緊密圍繞減速器型譜設計、制造和裝備，實施高功率密度、高可靠性、低噪音、輕量化、系列化綠色制造，對推動我國起重機械向輕量化、智能化、節(jié)能型、安全可靠等國際先進技術(shù)方向發(fā)展具有十分重要的意義。

對接“中國制造2025”提升國際現(xiàn)代化水平

減速器是確保起重機械作業(yè)安全可靠的核心部件，其整體結(jié)構(gòu)必須適應起重機在空載和負載狀態(tài)下聯(lián)動作業(yè)，運行系統(tǒng)通過智能型設計，能嚴格遵循給定的起重運行速度，大幅度提高工作效率，節(jié)省作業(yè)時間，降低使用能耗。本課題支撐項目為5－200T級橋式起重機輕量化研發(fā)制造，并給定了必須達到的經(jīng)濟效益和社會效益。該課題屬于多專業(yè)多學科交叉、技術(shù)研究與工程應用緊密結(jié)合的項目，目前該項目在自主知識產(chǎn)權(quán)占有，科技人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)基地建設等方面取得了整體性突破。已研究制訂了“起重機兩支點減速器企業(yè)標準”，起草了“起重機兩支點減速器行業(yè)標準”送審方案，發(fā)表國際論文3篇，國內(nèi)論文1篇，獲國家專利兩項。本課題主辦方與4家協(xié)辦單位全部參與人員58人，其中博士生、研究生9名，投入本課題的科研制造時間達408人次/月，培養(yǎng)了一大批具有專業(yè)素質(zhì)的科研設計人員，建立了參數(shù)模塊化設計和結(jié)構(gòu)模塊化制造方面的研發(fā)團隊，為我國模塊化系列產(chǎn)品設計制造奠定了堅實的人才與技術(shù)基礎(chǔ)，培養(yǎng)造就了產(chǎn)業(yè)發(fā)展基地。

中國減變速機行業(yè)協(xié)會理事長、江蘇泰隆機械集團公司董事長殷根章向本報記者介紹，輕量化橋式起重機是我國未來發(fā)展的方向，目前我國傳統(tǒng)起重機市場擁有總量達10萬臺之多，產(chǎn)業(yè)規(guī)模巨大，應用前景廣闊。輕量化減速器的開發(fā)研制，可使橋式起重機重量減輕15－20%，年節(jié)約中高檔鋼材10－15萬噸。